JP2005347085A - 電源の冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 バッテリブロック間の温度差を小さくする。
【解決手段】 ＥＣＵは、各バッテリブロックの温度ＴＢを検出するステップ（Ｓ１００）と、検出された温度に基づいて、各モータの出力目標値ＶＴを算出するステップ（Ｓ１０２）と、各モータに取付けられた速度センサのパルス信号を電圧に変換するＦ／Ｖ変換回路から送信された信号に基づいて、各モータ出力値Ｖを検出するステップ（Ｓ１０６）と、前回のＤＵＴＹ指令値Ｄを読み出すステップ（Ｓ１０８）と、出力目標値ＶＴと出力値Ｖとの偏差ＤＶ（ＤＶ＝ＶＴ−Ｖ）を算出するステップ（Ｓ１２０）と、偏差ＤＶに基づいて、ＤＵＴＹ指令補正値を各モータについて算出するステップ（Ｓ１２２）と、前回のＤＵＴＹ指令値Ｄに、算出されたＤＵＴＹ指令補正値を加算し、ＤＵＴＹ指令値Ｄを算出するステップ（Ｓ１２４）とを含むプログラムを実行する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電源の冷却装置に関し、特に、複数の蓄電ブロックからなる電源の冷却装置に関する。
近年、環境問題対策の一環として、モータからの駆動力により走行するハイブリッド自動車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。これらの車両には、モータに供給する電力を蓄えるバッテリが搭載されている。バッテリには複数のセルを直列に接続したモジュールを、さらに複数直列に接続した組電池が用いられている。車両の走行のためには高い電圧（数百ボルト）が必要であるが、１セルあたりの電圧は低いため（たとえば１．２ボルト程度）、バッテリを構成する直列接続されたセルの総数は多くなり、バッテリは大型なものとなる。そのため、搭載スペースに対する制約が厳しい車両においては、バッテリを構成するモジュール（セル）を分け、複数のバッテリブロックを構成したものがある。バッテリブロックは、それぞれ車両の別の場所に搭載される。各バッテリブロックが直列に接続されて、バッテリが構成される。一方、バッテリは電力の充放電により発熱するため、冷却する必要がある。したがって、分割して搭載された複数のバッテリブロックからなるバッテリにおいては、各バッテリブロックを冷却しなければならない。
特開２００３−１４２１６７号公報（特許文献１）は、複数の組電池ブロック（バッテリブロック）からなる組電池システムの冷却装置を開示する。特許文献１に記載の冷却装置は、各組電池ブロック毎に設けられた温度検出部および冷却ファンと、複数の制御マップの何れかを選択して各冷却ファンを制御し、かつ任意の組電池ブロックと他の組電池ブロックとの間の温度差が闘値を越えたときにその組電池ブロックの冷却ファンの制御マップを変更して制御する制御部とを含む。検出された温度が、最も低い温度よりも予め定められた温度以上高ければ、その組電池ブロックの冷却ファンの制御マップが、冷却能力の高い制御マップに変更される。冷却ファンの風量は、検出された温度と制御マップに基づいて設定される。
この公報に記載の冷却装置によれば、温度の高い組電池ブロックの冷却ファンの制御マップを、冷却能力の高い制御マップに変更し、温度の高い組電池ブロックの冷却ファンの風量を大きくすることができる。これにより、各組電池ブロック間の温度差を小さくし、劣化速度を均等にして全体の寿命を向上することができる。
特開２００３−１４２１６７号公報
ところで、冷却ファンの風量は圧損などの影響により、設定通りの風量とならない場合があるが、特許文献１には、どのようにして、設定された風量となるように冷却ファンを駆動させるかについては何等記載がない。そのため、冷却ファンの風量が設定された風量とはならず、温度差を小さくできないおそれがあるという問題点があった。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、各ブロック間の温度差を小さくすることができる電源の冷却装置を提供することである。
第１の発明に係る電源の冷却装置は、複数の蓄電ブロックから構成される電源の冷却装置である。この冷却装置は、各蓄電ブロックに冷却媒体を供給するように、各蓄電ブロックに対応して設けられた複数の冷却ファンと、各冷却ファンを駆動するモータと、各蓄電ブロックの温度を検出するための温度検出手段と、検出された各蓄電ブロックの温度に基づいて、各モータの駆動電圧の目標値を算出するための算出手段と、各モータの回転数を検出するための回転数検出手段と、各モータの駆動電圧の算出値を、各検出された回転数に基づいて演算するための演算手段と、各目標値と各算出値との偏差に基づいて、各モータを制御するための制御手段とを含む。
第１の発明によると、複数の蓄電セルからなる蓄電ブロックのそれぞれに、各蓄電ブロックに対応して設けられた複数の冷却ファンのそれぞれから冷却媒体が供給される。各冷却ファンは、モータにより駆動される。温度検出手段により各蓄電ブロックの温度が検出され、算出手段により、検出された温度に基づいて、各モータの駆動電圧の目標値が算出される。各モータの回転数が、回転数検出手段により検出され、各検出された回転数に基づき、各モータの駆動電圧の算出値が演算手段により演算される。これにより、各モータの実際の駆動電圧を示す算出値を、回転数から演算することができる。そのため、たとえば電圧計などを用いてモータに入力される駆動電圧を計測する場合に比べて、各モータの実際の駆動電圧を精度よく検出することができる。これらの各算出値と各目標値との偏差に基づき、各モータが制御手段により制御される。これにより、モータの実際の駆動電圧が駆動電圧の目標値となるように、各モータを制御することができる。そのため、各蓄電ブロックを、各蓄電ブロックの温度に応じて適切に冷却することができる。その結果、各蓄電ブロックの温度を精度よく管理し、各蓄電ブロック間の温度差を解消することができる電源の冷却装置を提供することができる。
第２の発明に係る電源の冷却装置においては、第１の発明の構成に加え、制御手段は、目標値と算出値との偏差が大きい場合は、小さい場合に比べて、モータの駆動電圧がより高くなるように、モータを制御するための手段を含む。
第２の発明によると、目標値と算出値との偏差が大きい場合は、小さい場合に比べて、モータの駆動電圧がより高くされる。これにより、目標値と算出値との偏差が大きい場合に、速やかにモータの駆動電圧を目標値に近づけることができる。
第３の発明に係る電源の冷却装置においては、第１または２の発明の構成に加え、冷却装置は、複数の蓄電ブロックのうち、他の蓄電ブロックに比べて温度が低い蓄電ブロックに対応して設けられたモータの駆動電圧を抑制するための手段をさらに含む。
第３の発明によると、複数の蓄電ブロックのうち、他の蓄電ブロックに比べて温度が低い蓄電ブロックに対応して設けられたモータの駆動電圧が抑制される。これにより、相対的に低い温度の蓄電ブロックの冷却を抑制することができる。そのため、各蓄電ブロックの温度差を小さくすることができる。
第４の発明に係る電源の冷却装置においては、第１ないし３の発明の構成に加え、冷却装置は、複数の蓄電ブロックのうち、他の蓄電ブロックに比べて温度が高い蓄電ブロックに対応して設けられたモータの駆動電圧を増加するための手段をさらに含む。
第４の発明によると、複数の蓄電ブロックのうち、他の蓄電ブロックに比べて温度が高い蓄電ブロックに対応して設けられたモータの駆動電圧が増加される。これにより、相対的に高い温度の蓄電ブロックをより冷却することができる。そのため、各蓄電ブロックの温度差を小さくすることができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る電源の冷却装置を搭載した車両について説明する。この車両は、モータジェネレータ１００と、ＰＣＵ（Power Control Unit）２００と、バッテリブロック３００、４００、５００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）６００とを含む。なお、バッテリブロックの数は３つに限らず、複数であればいくつでもよい。また、バッテリの代わりにキャパシタ（コンデンサ）であってもよい。さらに、各バッテリブロックを構成する蓄電セルの総数は、同じであってもよく、異なっていてもよい。各バッテリブロックは、直列に接続されている。これらのバッテリブロックにより、電源が構成される。
この車両は、モータジェネレータ１００からの駆動力により走行したり、エンジン（図示せず）をアシストしたりするハイブリッド自動車である。なお、ハイブリッド自動車の代わりに、燃料電池車や電気自動車であってもかまわない。
モータジェネレータ１００は、三相交流回転電機である。モータジェネレータ１００に供給される電力は、ＰＣＵ２００により制御される。バッテリブロック３００、４００、５００から供給された直流電力が、ＰＣＵ２００のインバータ２０２により交流電力に変換されて、モータジェネレータ１００に供給される。これにより、モータジェネレータ１００からの駆動力を用いて車両を走行させたり、エンジンをアシストしたりする。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて電圧を上げるようにしてもよい。
車両の回生制動時には、モータジェネレータ１００は、車輪（図示せず）の回転に伴い駆動させられ、発電機として作動する。モータジェネレータ１００で発生した交流電力は、ＰＣＵ２００のインバータ２０２により直流電力に変換され、各バッテリブロックに蓄えられる。ＰＣＵ２００は、ＥＣＵ６００により制御される。
バッテリブロック３００、４００、５００は、複数の蓄電セルを直列に接続したモジュールを、さらに複数直列に接続した組電池である。各バッテリブロックは、それぞれケース３０２、４０２、５０２に収容されている。各バッテリブロックは、電力の充放電により発熱する。そのため、各バッテリブロックに冷却空気を供給する冷却ファン３０４、４０４、５０４が設けられている。冷却空気との間で熱交換することにより、各バッテリブロックが冷却される。
各冷却ファンは、それぞれモータ３０６、３０７、３０８により駆動される。モータ３０６、３０７、３０８は、三相交流回転電機である。各モータに供給される電力は、それぞれ冷却ファン回路３０８、４０８、５０８により制御される。
各冷却ファン回路は、ＥＣＵ６００により制御される。ＥＣＵ６００には、各バッテリブロックに設けられた温度センサ３１０、４１０、５１０が検出した温度を表す信号が送信される。ＥＣＵ６００は、送信された信号に基づいて、各バッテリブロックの温度が均一になるように、各冷却ファン回路を制御する。
図２を参照して、冷却ファン回路３０８についてさらに説明する。なお、冷却ファン回路４０８、５０８については、冷却ファン回路３０８と同じであるため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
冷却ファン回路３０８は、ＩＣ（Integrated Circuit）３１２と、Ｆ／Ｖ変換回路３１４と、インバータ３２０とを含む。ＩＣ３１２は、ＥＣＵ６００から送信されたＤＵＴＹ指令値（ＤＵＴＹ比）Ｄに基づいて、インバータ３２０に駆動指令信号を送信する。Ｆ／Ｖ変換回路３１４は、モータ３０６に設けられた速度センサ３３０から送信されたパルス信号（周波数）を、電圧に変換し、ＥＣＵ２００に電圧を表す信号を送信する。この電圧は、モータ３０６の駆動電圧の算出値である。なお、モータ３０６の出力値Ｖとは、この駆動電圧の算出値を指す。
インバータ３２０は、６つのトランジスタ３２１、３２２、３２３、３２４、３２５、３２６を含む。Ｕ相に対応したトランジスタ３２１およびトランジスタ３２２が、直列に接続されている。Ｖ相に対応したトランジスタ３２３およびトランジスタ３２４が、直列に接続されている。Ｗ相に対応したトランジスタ３２５およびトランジスタ３２６が、直列に接続されている。
各トランジスタが、ＩＣ３１２から送信された駆動指令信号に従って、ＥＣＵ６００により設定されたＤＵＴＹ指令値Ｄでオン／オフすることにより、補機バッテリ７００から供給された直流電力が交流電力に変換され、モータ３０６に供給される。
図３を参照して、ＥＣＵ６００についてさらに説明する。ＥＣＵ６００は、出力目標値算出部６０２と、指令補正値算出部６０４と、指令値記憶部６０６と、加算部６０８とを含む。
出力目標値算出部６０２は、各温度センサにより検出された温度に基づいて、各モータの出力目標値ＶＴを算出する。ここで、出力目標値ＶＴは、モータの駆動電圧の目標値を指す。
出力目標値ＶＴは、メモリ（図示せず）に記憶されたマップに基づいて算出される。マップは、バッテリブロックの数だけ設定されている。出力目標値ＶＴは、各冷却ファンが、検出された温度において各バッテリブロックを冷却するために必要な冷却空気を供給できるような値に算出される。したがって、各バッテリブロックにおける圧損、各冷却ファンの特性および各モータの特性などが異なるため、検出された温度が同じでも、出力目標値ＶＴがモータ間で異なる場合がある。
指令補正値算出部６０４は、出力目標値ＶＴとモータの出力値Ｖとの偏差ＤＶ（ＤＶ＝ＶＴ−Ｖ）に基づき、ＤＵＴＹ指令値Ｄの補正値（以下、ＤＵＴＹ指令補正値と記載する）を算出する。ＤＵＴＹ指令補正値は、演算式ＤＤＴＤＶ×ＤＶ×ＩＮＴ／ＴＡＵ＋ＤＧＡＩＮ×（ＤＶ−ＤＶＬ）に基づいて、各モータについて算出される。
ここで、ＤＤＴＤＶは、ＤＵＴＹ変換係数である。ＩＮＴは、制御周期である。ＴＡＵは、補正ゲイン時定数である。ＤＧＡＩＮは、補正微分項ゲインである。ＤＶＬは、前回算出された偏差ＤＶである。
この式から明らかなように、出力目標値ＶＴとモータの出力値Ｖとの偏差ＤＶが大きいほど、ＤＵＴＹ指令補正値が大きくなる。ＤＵＴＹ指令補正値が大きいほど、ＤＵＴＹ指令値Ｄが大きくなるため、モータ出力がより高くなる。
指令値記憶部６０６は、以前に算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄを記憶する。加算部６０８が、指令値記憶部６０６に記憶されている前回のＤＵＴＹ指令値に、算出されたＤＵＴＹ指令補正値を加算し、ＤＵＴＹ指令値Ｄが算出される。算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄは、指令値記憶部６０６に記憶されるとともに、冷却ファン回路３０８に送信される。
図４を参照して、本実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ６００は、温度センサ３１０、４１０、５１０から送信された信号に基づいて、各バッテリブロックの温度ＴＢを検出する。
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ６００は、各バッテリブロックの温度に基づいて、各モータの出力目標値ＶＴを算出する。出力目標値ＶＴは、予め実験などにより設定され、メモリ（図示せず）に記憶されたマップに基づいて算出される。
Ｓ１０４にて、ＥＣＵ６００は、算出された各出力目標値ＶＴに基づいて、ＤＵＴＹ指令値の理想値ＤＴを、各モータについて算出する。理想値ＤＴは、予め実験などにより設定されメモリに記憶されたマップに基づいて算出される。
Ｓ１０６にて、ＥＣＵ６００は、各Ｆ／Ｖ変換回路から送信された信号に基づいて、各モータの出力値Ｖを検出する。Ｓ１０８にて、ＥＣＵ６００は、指令値記憶部６０６に記憶されている前回のＤＵＴＹ指令値Ｄを読み出す。
Ｓ１１０にて、ＥＣＵ６００は、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴ以上であり、かつＤＵＴＹ指令値Ｄが目標値ＤＴ以上であるという条件および、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴ未満であり、かつＤＵＴＹ指令値Ｄが目標値ＤＴ未満であるという条件のいずれか一方が満たされているか否かを判別する。上記のいずれかの条件が満たされている場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。そうでない場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ６００は、補正ゲイン時定数ＴＡＵを低減する。Ｓ１１４にて、ＥＣＵ６００は、補正ゲイン時定数ＴＡＵを増加する。Ｓ１１６にて、ＥＣＵ６００は、各モータの出力値Ｖに基づいて、制御ＤＵＴＹ変換係数ＤＤＴＤＶを各モータについて算出する。制御ＤＵＴＹ変換係数ＤＤＴＤＶは、実験などにより予め設定されたマップに基づいて算出すればよい。
Ｓ１１８にて、ＥＣＵ６００は、補正ゲイン時定数ＴＡＵが０でないか０であるかを判別する。補正ゲイン時定数ＴＡＵが０でない場合（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２０に移される。そうでない場合（Ｓ１１８にてＮＯ）、この処理は終了する。
Ｓ１２０にて、ＥＣＵ６００は、各モータの出力目標値ＶＴと各モータの出力値Ｖとの偏差ＤＶ（ＤＶ＝ＶＴ−Ｖ）を算出する。Ｓ１２２にて、ＥＣＵ６００は、ＤＵＴＹ指令補正値を各モータについて算出する。Ｓ１２４にて、ＥＣＵ６００は、前回のＤＵＴＹ指令値Ｄに、算出されたＤＵＴＹ指令補正値を加算し、ＤＵＴＹ指令値Ｄを算出する。
Ｓ１２６にて、ＥＣＵ６００は、算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄが、予め設定されたＤＵＴＹ指令値Ｄの最大値ＤＭＡＸよりも大きいか否かを判別する。算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄが、最大値ＤＭＡＸよりも大きい場合（Ｓ１２８にてＹＥＳ）、処理はＳ１２８に移される。そうでない場合（Ｓ１２６にてＮＯ）、処理はＳ１３０に移される。Ｓ１２８にて、ＥＣＵ６００は、ＤＵＴＹ指令値Ｄを、ＤＭＡＸに設定する。
Ｓ１３０にて、ＥＣＵ６００は、算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄが、予め設定されたＤＵＴＹ指令値Ｄの最小値ＤＭＩＮ以下であるか否かを判別する。算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄが、予め設定されたＤＵＴＹ指令値Ｄの最小値ＤＭＩＮ以下である場合（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３２に移される。そうでない場合（Ｓ１３０にてＮＯ）、処理はＳ１３４に移される。Ｓ１３２にて、ＥＣＵ６００は、ＤＵＴＹ指令値Ｄを、ＤＭＩＮに設定する。
Ｓ１３４にて、ＥＣＵ６００は、ＤＵＴＹ指令値Ｄを指令値記憶部６０６に記憶させる。Ｓ１３６にて、ＥＣＵ６００は、ＤＵＴＹ指令値Ｄを、冷却ファン回路３０８に送信する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る電源の冷却装置におけるＥＣＵ６００の動作について説明する。
車両のシステムが起動している場合おいて、温度センサ３１０、４１０、５１０から送信された信号に基づいて、各バッテリブロックの温度ＴＢが検知され（Ｓ１００）、検知された各バッテリブロックの温度に基づいて、各モータの出力目標値ＶＴが算出される（Ｓ１０２）。さらに、算出された各出力目標値ＶＴに基づき、ＤＵＴＹ理想値ＤＴが算出される（Ｓ１０４）。
算出された各出力目標値ＶＴおよび各ＤＵＴＹ理想値ＤＴと、各モータの出力値Ｖおよび現在のＤＵＴＹ指令値Ｄとを比較するため、各モータの出力値Ｖが検出され（Ｓ１０６）、前回算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄが読み出される（Ｓ１０８）。
モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴ以上であり、かつＤＵＴＹ指令値Ｄが目標値ＤＴ以上である場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴよりもさらに増加していく状態にある。また、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴ未満であり、かつＤＵＴＹ指令値Ｄが目標値ＤＴ未満である場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）は、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴよりもさらに低下していく状態にある。これらの場合は、補正ゲイン時定数ＴＡＵが低減される（Ｓ１１２）。これにより、演算式ＤＤＴＤＶ×ＤＶ×ＩＮＴ／ＴＡＵ＋ＤＧＡＩＮ×（ＤＶ−ＤＶＬ）に基づいて算出されるＤＵＴＹ指令補正値の絶対値が大きくされる。
一方、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴ以上であり、かつＤＵＴＹ指令値Ｄが目標値ＤＴ未満である場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴに向かって低下していく状態にある。また、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴ未満であり、かつＤＵＴＹ指令値Ｄが目標値ＤＴ以上である場合（Ｓ１１０にてＮＯ）は、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴに向かって増加していく状態にある。これらの場合は、補正ゲイン時定数ＴＡＵが増加される（Ｓ１１４）。これにより、演算式ＤＤＴＤＶ×ＤＶ×ＩＮＴ／ＴＡＵ＋ＤＧＡＩＮ×（ＤＶ−ＤＶＬ）に基づいて算出されるＤＵＴＹ指令補正値の絶対値が小さくされる。
モータの出力値Ｖに応じたＤＵＴＹ指令補正値を算出するため、各モータについて、各モータの出力値Ｖに基づいて、制御ＤＵＴＹ変換係数ＤＤＴＤＶが算出され（Ｓ１１６）、補正ゲイン時定数ＴＡＵが０でないか０であるかが判別される（Ｓ１１８）。
補正ゲイン時定数ＴＡＵが０であれば（Ｓ１１８にてＮＯ）、演算式ＤＤＴＤＶ×ＤＶ×ＩＮＴ／ＴＡＵ＋ＤＧＡＩＮ×（ＤＶ−ＤＶＬ）において分母が０となるため、ＤＵＴＹ指令補正値を算出することができない。すなわち、前回算出されたＤＵＴＹ指令補正値よりも大きい絶対値のＤＵＴＹ指令補正値を算出してＤＵＴＹ指令Ｄを変更することができない。そのため、ＤＵＴＹ指令補正値の算出は行なわれない。
補正ゲイン時定数ＴＡＵが０でなければ（Ｓ１１８にてＹＥＳ）、各モータの出力目標値ＶＴと各モータの出力値Ｖとの偏差ＤＶ（ＤＶ＝ＶＴ−Ｖ）が算出され（Ｓ１２０）、ＤＵＴＹ指令補正値が各モータについて算出される（Ｓ１２２）。算出されたＤＵＴＹ指令補正値は、前回のＤＵＴＹ指令値Ｄに加算され、ＤＵＴＹ指令値Ｄが算出される（Ｓ１２４）。
出力目標値ＶＴとモータの出力値Ｖとの偏差ＤＶが正値である場合、すなわち出力値Ｖが目標値ＶＴよりも低い場合は、ＤＵＴＹ指令補正値が正値となり、ＤＵＴＹ指令値Ｄが大きくされる。そのため、モータの駆動電圧が高くなり、モータの駆動電圧を、出力目標値ＶＴに近づけることができる。
この場合、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴよりも低いほど（偏差ＤＶが大きい）ほどＤＵＴＹ指令補正値が大きくなり、ＤＵＴＹ指令値Ｄが大きくなる。そのため、モータの駆動電圧を出力目標値ＶＴに速やかに近づけることができる。
一方、出力目標値ＶＴとモータの出力値Ｖとの偏差ＤＶが負値である場合、すなわち出力値Ｖが目標値ＶＴよりも高い場合は、ＤＵＴＹ指令補正値が負値となり、ＤＵＴＹ指令値Ｄが小さくされる。そのため、モータの駆動電圧が低くなり、モータの駆動電圧を、出力目標値ＶＴに近づけることができる。
この場合、モータの出力値Ｖが出力目標値ＶＴよりも高いほど（偏差ＤＶが小さいほど）、ＤＵＴＹ指令補正値が小さくなり、ＤＵＴＹ指令値Ｄが小さくなる。そのため、モータの駆動電圧を出力目標値ＶＴに速やかに近づけることができる。
算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄが、最大値ＤＭＡＸよりも大きければ（Ｓ１２６にてＹＥＳ）、ＤＵＴＹ指令値ＤがＤＭＡＸに設定され（Ｓ１２８）、最小値ＤＭＩＮ以下であれば（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＤＵＴＹ指令値ＤがＤＭＩＮに設定される（Ｓ１３２）。算出されたＤＵＴＹ指令値Ｄが、最大値ＤＭＡＸ以下であり（Ｓ１２６にてＮＯ）、最小値ＤＭＩＮよりも大きければ（Ｓ１３０にてＹＥＳ）、ＤＵＴＹ指令値Ｄは算出された値となる。
新たなＤＵＴＹ指令値Ｄは、指令値記憶部６０６に記憶され（Ｓ１３４）、このＤＵＴＹ指令値Ｄを表す信号が、ＥＣＵ６００から各冷却ファン回路に送信される（Ｓ１３６）。
以上のように、本実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵは、各モータの出力目標値ＶＴと、回転数を変換して求められる出力値Ｖとの偏差に基づき、偏差が小さくなるように、各モータについてＤＵＴＹ指令値Ｄを算出する。これにより、各モータの駆動電圧が出力目標値ＶＴとなるように、各モータを制御することができる。そのため、各バッテリブロックを、各バッテリブロックの温度に応じて適切に冷却することができる。その結果、各バッテリブロックの温度を精度よく管理し、各バッテリブロック間の温度差を解消することができる。
＜第２の実施の形態＞
図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る電源の冷却装置について説明する。前述の第１の実施の形態においては、各モータの駆動電圧が各出力目標値に近づくように各モータを制御していたが、本実施の形態においては、相対的に温度が低いバッテリブロックの冷却を抑制する。温度センサは、各セルの温度を検出する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図５を参照して、本実施の形態に係る電源装置の冷却装置において、ＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。ＥＣＵ６００は、前述の第１の実施の形態におけるプログラムに加えて、以下に説明するプログラムを実行する。
Ｓ２００にて、ＥＣＵ６００は、各温度センサから送信された信号に基づいて、バッテリ温度ＴＢを検出する。バッテリ温度ＴＢは、全てのセルの温度が検出される。なお、各セルの温度を検出する代わりに、各モジュールの温度を検出したり、予め定められた数のセル毎に温度を検出したりしてもよい。
Ｓ２０２にて、ＥＣＵ６００は、検出された温度に基づいて、各モータのファンモードを仮決定する。ここで、ファンモードとはモータの駆動電圧を意味する。ファンモードは、メモリに記憶されたマップに基づき、検出された温度に対応して段階的に決定される。ファンモードは、温度が高いほど大きくなる。
Ｓ２０４にて、ＥＣＵ６００は、検出された温度のうちの最高温度ＴＢＭＡＸと、最高温度ＴＢＭＡＸとなるセルを含むバッテリブロック以外のいずれかのバッテリブロックにおける最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（１）よりも大きく、ファンモードダウン要求フラグがオフであるという条件を満たすか否かを判別する。最高温度ＴＢＭＡＸと、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（１）よりも大きく、ファンモードダウン要求フラグがオフである場合（Ｓ２０４にてＹＥＳ）、処理はＳ２０６に移される。そうでない場合（Ｓ２０４にてＮＯ）、処理はＳ２０８に移される。Ｓ２０６にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードダウン要求フラグをオンにする。
Ｓ２０８にて、ＥＣＵ６００は、最高温度ＴＢＭＡＸと、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（２）（ＤＴＢ（１）＞ＤＴＢ（２））以下であり、ファンモードダウン要求フラグがオンであるという条件を満たすか否かを判別する。最高温度ＴＢＭＡＸと、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（２）以下であり、ファンモードダウン要求フラグがオンである場合（Ｓ２０８にてＹＥＳ）、処理はＳ２１０に移される。そうでない場合（Ｓ２０８にてＮＯ）、処理はＳ２１２に移される。Ｓ２１０にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードダウン要求フラグをオフにする。
Ｓ２１２にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードダウン要求フラグがオンであり、仮決定されたファンモードが０でないという条件を満たすか否かを判別する。ファンモードダウン要求フラグがオンであり、ファンモードが０でない場合（Ｓ２１２にてＹＥＳ）、処理はＳ２１４に移される。そうでない場合（Ｓ２１２にてＮＯ）、処理はＳ２１６に移される。
Ｓ２１４にて、ＥＣＵ６００は、最高温度ＴＢＭＡＸと、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（１）よりも大きいバッテリブロックに設けられたモータのファンモードを１段下げる。Ｓ２１６にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードを決定する。このファンモードと対応した電圧で、モータが駆動させられる。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る電源の冷却装置におけるＥＣＵ６００の動作について説明する。
車両システムの起動中において、各温度センサから送信された信号に基づいて、バッテリ温度ＴＢが各セル毎に検出され（Ｓ２００）、温度ＴＢに基づいて、各モータのファンモードが仮決定される（Ｓ２０２）。
ここで、最高温度ＴＢＭＡＸと、バッテリブロック３００における最高温度ＴＢＭＡＸ（１）との差が、予め定められた温度差ＤＴＢ（１）よりも大きく、現時点ではファンモードダウン要求フラグがオフである（Ｓ２０４にてＹＥＳ）と想定する。この場合、バッテリブロック３００の温度が、他のバッテリブロックに比べて低いといえる。そのため、ファンモードダウン要求フラグがオンにされる（Ｓ２０６）。この状態で、仮決定されたモータ３０６のファンモードが０でなければ（Ｓ２１２にてＹＥＳ）、ファンモードが１段下げられ（Ｓ２１４）、ファンモードが決定される（Ｓ２１６）。これにより、相対的に温度が低いバッテリブロック３００の冷却が抑制される。
一方、最高温度ＴＢＭＡＸと、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（２）以下（Ｓ２０４にてＮＯ）であれば、バッテリブロック間の温度差が小さい状態であるといえる。このような場合に、ファンモードダウン要求フラグがオンになっていれば（Ｓ２０８にてＹＥＳ）、ファンモードダウン要求フラグがオフにされる（Ｓ２１０）。そのため、ファンモードは、仮決定されたファンモードに決定される（Ｓ２１６）。これにより、バッテリブロックの冷却が不必要に抑制され、温度差が大きくなることを抑制することができる。
以上のように、本実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵは、最高温度ＴＢＭＡＸと、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）との差が予め定められた温度ＤＴＢ（１）よりも大きいバッテリブロックに設けられたモータのファンモードを下げる。これにより、他のバッテリブロックに比べて低い温度のバッテリブロックの冷却を抑制し、バッテリブロック間の温度差を小さくすることができる。
＜第３の実施の形態＞
図６を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る電源の冷却装置について説明する。前述の第１の実施の形態においては、各モータの駆動電圧が各出力目標値に近づくように各モータを制御していたが、本実施の形態においては、相対的に温度が高いバッテリブロックをより冷却する。温度センサは、各セルの温度を検出する。その他の構造については、前述の第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
図６を参照して、本実施の形態に係る電源装置の冷却装置において、ＥＣＵ６００が実行するプログラムの制御構造について説明する。ＥＣＵ６００は、前述の第１の実施の形態におけるプログラムに加えて、以下に説明するプログラムを実行する。
Ｓ３００にて、ＥＣＵ６００は、各温度センサから送信された信号に基づいて、バッテリ温度ＴＢを検出する。バッテリ温度ＴＢは、全てのセルの温度が検出される。なお、各セルの温度を検出する代わりに、各モジュールの温度を検出したり、予め定められた数のセル毎に温度を検出したりしてもよい。
Ｓ３０２にて、ＥＣＵ６００は、検出された温度に基づいて、各モータのファンモードを仮決定する。ここで、ファンモードとはモータの駆動電圧を意味する。ファンモードは、メモリに記憶されたマップに基づき、検出された温度に対応して段階的に決定される。ファンモードは、温度が高いほど大きくなる。
Ｓ３０４にて、ＥＣＵ６００は、いずれかのバッテリブロックにおける最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）と、その他のバッテリブロックの最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸＮ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（３）よりも大きく、ファンモードアップ要求フラグがオフであるという条件を満たすか否かを判別する。最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）と、最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸＮ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（３）よりも大きく、ファンモードアップ要求フラグがオフである場合（Ｓ３０４にてＹＥＳ）、処理はＳ３０６に移される。そうでない場合（Ｓ３０４にてＮＯ）、処理はＳ３０８に移される。Ｓ３０６にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードアップ要求フラグをオンにする。
Ｓ３０８にて、ＥＣＵ６００は、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）と、最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸＮ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（４）（ＤＴＢ（３）＞ＤＴＢ（４））以下であり、ファンモードアップ要求フラグがオンであるという条件を満たすか否かを判別する。最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）と、最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸＮ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（４）以下であり、ファンモードアップ要求フラグがオンである場合（Ｓ３０８にてＹＥＳ）、処理はＳ３１０に移される。そうでない場合（Ｓ３０８にてＮＯ）、処理はＳ３１２に移される。Ｓ３１０にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードアップ要求フラグをオフにする。
Ｓ３１２にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードアップ要求フラグがオンであり、仮決定されたファンモードが最高段でないという条件を満たすか否かを判別する。ファンモードアップ要求フラグがオンであり、ファンモードが最高段でない場合（Ｓ３１２にてＹＥＳ）、処理はＳ３１４に移される。そうでない場合（Ｓ３１２にてＮＯ）、処理はＳ３１６に移される。
Ｓ３１４にて、ＥＣＵ６００は、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）と、最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸＮ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（３）よりも大きいバッテリブロックに設けられたモータのファンモードを１段上げる。Ｓ３１６にて、ＥＣＵ６００は、ファンモードを決定する。このファンモードと対応した電圧で、モータが駆動させられる。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る電源の冷却装置におけるＥＣＵ６００の動作について説明する。
車両システムの起動中において、各温度センサから送信された信号に基づいて、バッテリ温度ＴＢが検出され（Ｓ３００）、温度ＴＢ基づいて、各モータのファンモードが仮決定される（Ｓ３０２）。
ここで、バッテリブロック３００における最高温度ＴＢＭＡＸ（１）と、バッテリブロック４００、５００の最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸ１）との差が、予め定められた温度差ＤＴＢ（３）よりも大きく、現時点ではファンモードアップ要求フラグがオフである（Ｓ３０４にてＹＥＳ）と想定する。この場合、バッテリブロック３００の温度が、他のバッテリブロックに比べて高いといえる。そのため、ファンモードアップ要求フラグがオンにされる（Ｓ３０６）。この状態で、仮決定されたモータ３０６のファンモードが最高段でなければ（Ｓ３１２にてＹＥＳ）、ファンモードが１段上げられ（Ｓ３１４）、ファンモードが決定される（Ｓ３１６）。これにより、相対的に温度が高いバッテリブロック３００をより冷却することができる。
一方、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）と、最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸＮ）との差が予め定められた温度差ＤＴＢ（４）以下（Ｓ３０４にてＮＯ）であれば、バッテリブロック間の温度差が小さい状態であるといえる。このような場合に、ファンモードアップ要求フラグがオンになっていれば（Ｓ３０８にてＹＥＳ）、ファンモードダウン要求フラグがオフにされる（Ｓ３１０）。そのため、ファンモードは、仮決定されたファンモードに決定される（Ｓ３１６）。これにより、バッテリブロックが必要以上に冷却され、温度差が大きくなることを抑制することができる。
以上のように、本実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵは、最高温度ＴＢＭＡＸ（Ｎ）と、最高温度ＴＢＭＡＸ（ＥＸＮ）との差が予め定められた温度ＤＴＢ（３）よりも大きいバッテリブロックに設けられたモータのファンモードを上げる。これにより、他のバッテリブロックに比べて高い温度のバッテリブロックをより冷却し、バッテリブロック間の温度差を小さくすることができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第１の実施の形態に係る電源の冷却装置を搭載した車両の制御ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電源の冷却装置の冷却ファン回路を示す制御ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵを示す制御ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る電源の冷却装置のＥＣＵが実行するプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
符号の説明
３００，４００，５００ バッテリブロック、３０２，４０２，５０２ ケース、３０４，４０４，５０４ 冷却ファン、３０６，４０６，５０６ モータ、３０８，４０８，５０８ 冷却ファン回路、３１０，４１０，５１０ 温度センサ、３１２ ＩＣ、３１４ Ｆ／Ｖ変換回路、３３０ 速度センサ、６００ ＥＣＵ、６０２ 出力目標値算出部、６０４ 指令補正値算出部、６０６ 指令値記憶部、６０８ 加算部。

Claims (4)

  1. 複数の蓄電ブロックから構成される電源の冷却装置であって、
    各前記蓄電ブロックに冷却媒体を供給するように、各前記蓄電ブロックに対応して設けられた複数の冷却ファンと、
    各前記冷却ファンを駆動するモータと
    各前記蓄電ブロックの温度を検出するための温度検出手段と、
    前記検出された各蓄電ブロックの温度に基づいて、各前記モータの駆動電圧の目標値を算出するための算出手段と、
    各前記モータの回転数を検出するための回転数検出手段と、
    各前記モータの駆動電圧の算出値を、各前記検出された回転数に基づいて演算するための演算手段と、
    各前記目標値と各前記算出値との偏差に基づいて、各前記モータを制御するための制御手段とを含む、電源の冷却装置。
  2. 前記制御手段は、前記目標値と前記算出値との偏差が大きい場合は、小さい場合に比べて、前記モータの駆動電圧がより高くなるように、前記モータを制御するための手段を含む、請求項１に記載の電源の冷却装置。
  3. 前記冷却装置は、前記複数の蓄電ブロックのうち、他の蓄電ブロックに比べて温度が低い蓄電ブロックに対応して設けられたモータの駆動電圧を抑制するための手段をさらに含む、請求項１または２に記載の電源の冷却装置。
  4. 前記冷却装置は、前記複数の蓄電ブロックのうち、他の蓄電ブロックに比べて温度が高い蓄電ブロックに対応して設けられたモータの駆動電圧を増加するための手段をさらに含む、請求項１ないし３に記載の電源の冷却装置。
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